Экологи должны отслеживать изменения в популяциях различных видов, а также определять биоразнообразие. Так исторически сложилось что за зверушками наблюдали либо напрямую или косвенно, с помощью, камер-ловушек, обыкновенных ловушек и звуковых записей. И это не так просто, как может показаться. А если зверушка обитает на кудыкиной горе у черта на куличках? А если среда обитание — это море? А ежели один вид внешне очень похож на другой? Тут даже эксперты-таксономисты не смогут по фотографии определить кто перед ними. Сезонные и погодные условия могут затруднять исследования. У растений и грибов некоторые определяющие их признаки вообще появляются только в определенное время года. Поэтому наблюдения за флорой и фауной дело трудоемкое. И было бы все очень плачевно если бы, не одно НО.
Все организмы постоянно оставляют следы невидимые даже для опытного взгляда следопыта и охотника, но видимого для приборов ученого. Такими следами могут быть ткани съеденного животного, отходы жизнедеятельности хищника, слизь, половые клетки рыб и амфибий в озерах, отслоившиеся клетки кожи, волосы, шерсть, пыльца, корни и другой оставленных биологических мусор живых существ. Собирая пробы воды, почвы, отпечатки лап на снегу, земле, песке, соскребая следы ползания на гнездовом пляже и т. д. ученые могут не только узнать кто живет в лесу, но и следить за изменениями в численности этих, "кто". Ведь этот оставленный биологических материал содержит ДНК этих организмов, проходивших через это место, пробу которого взяли.
Такую оставленную живыми существами ДНК в окружающей среде зовут "ДНК окружающей среды" (осДНК) или же экологической ДНК. По мне экологическая ДНК не вполне точно отображает явление, поэтому я буду использовать прямой перевод с английского - осДНК. Главная цель использования осДНК - определить все виды, присутствующие на участке, не отлавливая и даже не видя их. Вот ты не видишь суслика, а он есть. Его следы, отходы жизнедеятельности и т. д.. Благодаря осДНК - сбор образцов стал более простым и менее трудоемким. ОсДНК позволяет сэкономить долгие и дорогостоящие часы, проведенные в полевых условиях за сбором образцов.
В наземных экосистемах осДНК обычно попадает в почву. В водных экосистемах осДНК может присутствовать как в донных отложениях, так и в самой воде. ОсДНК может быть легко извлечена из толщи воды путем процеживания, центрифугирования или осаждения, с последующим анализом в лаборатории. Например, выделенную ДНК водных видов, ставшей частью осДНК, можно обнаружить в воде в течение 60 дней! Но как можно догадаться время сохранения осДНК разное у разных видов животных. В ботанических исследованиях почвенная осДНК используется для оценки разнообразия растений в арктических и бореальных регионах, где низкая температура способствует сохранению ДНК. Плотность организмов имеет большое значение, поскольку виды, присутствующие в большом количестве, обычно выделают больше осДНК, чем редкие виды.
Условия окружающей среды также играют роль, влияя на устойчивость осДНК во времени, что влияет на количество осДНК, которое может быть успешно восстановлено. Например, ультрафиолетовый свет быстро разрушает ДНК, поэтому осДНК будет быстрее исчезать в системах, подверженных значительному воздействию солнечного света. Другими основными факторами разрушения водной осДНК являются микробы и внеклеточные ферменты в воде. Поскольку температура влияет на метаболизм микроорганизмов и активность ферментов, осДНК, как правило, быстрее разрушается при более высокой температуре. Кислотность, соленость и уровень кислорода, тоже влияют на скорость разрушения осДНК. В водных системах, на устойчивость и обнаруживаемость осДНК влияет гидрология. В ручьях и реках осДНК быстро переносится вниз по течению, но сохраняется в донных отложениях. На сохранность осДНК влияют наличие или отсутствие притоков и оттоков, течения и расслоение (стратификация) озера. При расслоении озеро в определенное время года разделяется на горизонтальные слои с различными температурами и химическим составом.
Источники:
Barnes, Matthew A., et al. "Environmental conditions influence eDNA persistence in aquatic systems." Environmental science & technology 48.3 (2014): 1819-1827.
Rourke, Meaghan L., et al. "Environmental DNA (eDNA) as a tool for assessing fish biomass: A review of approaches and future considerations for resource surveys." Environmental DNA 4.1 (2022): 9-33.
Koda, Samantha A., et al. "A novel eDNA approach for rare species monitoring: Application of long-read shotgun sequencing to Lynx rufus soil pawprints." Biological Conservation 287 (2023): 110315.
Ariza, María, et al. "Plant biodiversity assessment through soil eDNA reflects temporal and local diversity." Methods in Ecology and Evolution 14.2 (2023): 415-430.
Simmons, T., D. Menning, and S. Talbot 2020. Environmental DNA: An emerging tool for understanding aquatic biodiversity. Alaska Park Science 19(1): 34-41.
npsточкаgov/articles/aps-19-1-6точкаhtm
Ставя любо и подписываясь, Вы помогаете мне продвигать настоящую науку.
Предыдущая статья: Как наша планета притворяется огромным зеркалом